JP3966422B2 - スペクトラム拡散通信方式の移動体通信システムで使用される受信回路、受信方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両、船舶、航空機その他の移動体に搭載されたり、人によって持ち運ばれるスペクトラム拡散通信装置に搭載され、ＣＤＭＡ方式の移動通信システムの無線回線に対するアクセスに供されるスペクトラム拡散通信方式の移動体通信システムで使用される受信回路および受信方法に関する。

従来、移動通信の分野では、通信形態、通信内容、サービス対象その他の相違に応じて種々のシステムが構築され、さらに、新たな技術の適用に関する研究・開発が盛んに行われている。
このような技術の中でも、伝送情報により搬送波信号をディジタル変調して生成された一次被変調波信号に所定の時系列の拡散符号を乗算することにより、その信号の周波数スペクトラムを拡散して送信し、受信側で受信波と同じ系列の拡散符号を用いて相関検出を行うことにより一次被変調波信号を復元するＣＤＭＡ(Code Division Multiple Access) 通信方式は、秘話性に富み、無線伝送路における周波数選択性フェージングその他の変動や干渉・妨害の影響を受け難い特性を有し、かつランダムアクセス通信方式として適合性を有するために、有望な多元接続方式として移動通信システムに適用する検討が行われている。
特開昭５５−３８７７６号公報 特開昭６３−１４５９８号公報

ところで、このような移動通信システムの移動局では、音声による通話サービスを提供することを目的として構成されているために、通話と並行してファクシミリの端末装置やデータ端末を介して通信を行うことはできず、このように通話と並行した通信を行うためには、その通信内容に適応した端末に接続された移動局装置を別途用いなければならなかった。

本発明は、小規模の回路を用いて並行して複数の通信を行うことができるスペクトラム拡散通信方式の移動体通信システムで使用される受信回路および受信方法を提供することを目的とする。

図１は、本発明の原理ブロック図である。
本発明は、アンテナの送受信共用を行うアンテナ共用手段１１と、伝送情報により単一の搬送波信号を個別に変調する変調手段１２₁ 、１２₂ と、急峻な自己相関特性を有し、かつ符号系列の相互相関が小さな拡散符号を個別に生成する符号発生手段１３₁ 〜１３₄ と、変調された個々の搬送波信号の周波数スペクトラムをそれぞれ符号発生手段１３₁ 、１３₂ によって生成された拡散符号により拡散し、アンテナ共用手段１１を介して送信する拡散処理手段１４₁ 、１４₂ と、アンテナ共用手段１１を介して得られる受信波に含まれる拡散符号の成分に符号発生手段１３₃ 、１３₄ を位相同期させる同期手段１５と、受信波の周波数スペクトラムをそれぞれ符号発生手段１３₃ 、１３₄ によって生成された拡散符号により逆拡散する逆拡散処理手段１６₁ 、１６₂ と、逆拡散処理手段１６₁ 、１６₂ によって逆拡散された受信波を個別に復調し、これらの受信波に含まれる伝送情報を復元する復調手段１７₁ 、１７₂ とを備えたことを特徴とする。

受信処理部は、符号発生手段１３₃、符号発生手段１３₄、逆拡散処理手段１６₁、逆拡散処理手段１６₂に対応する。
（作用）
本発明では、変調手段１２₁ 、拡散処理手段１４₁ 、逆拡散処理手段１６₁ および復調手段１７₁ を介して形成される通信路より多くの通信路が要求されているときに、拡散処理手段１４₂ は、符号発生手段１３₂ が生成した拡散符号により、変調手段１２₂ が伝送情報により変調した搬送波信号の周波数スペクトラムを拡散してアンテナ共用手段１１を介して送信する。さらに、逆拡散処理手段１６₂ は、符号発生手段１３₄ が同期手段１５の同期制御の下で受信波の拡散符号の成分と位相同期させて出力する拡散符号により、受信波の周波数スペクトラムを逆拡散する。復調手段１７₂ は、このようにして逆拡散された受信波を復調して伝送情報を復元する。これにより、特定の通信相手からの通信量に応じた通信路の設定が可能となる。

すなわち、変調手段１２₂ 、符号発生手段１３₂、１３₄、拡散処理手段１４₂ 、逆拡散処理手段１６₂ および復調手段１７₂ は、それぞれ変調手段１２₁ 、符号発生手段１３₁ 、１３₃ 、拡散処理手段１４₁ 、逆拡散処理手段１６₁ および復調手段１７₁ を介してアクセスされる無線チャネルと並行して、そのチャネルと異なる無線チャネルを介する通信路を形成するが、これらの各手段は移動局装置内で共用されるアンテナ共用手段１１、同期手段１５その他に比べて小規模かつ実装面積が小さな回路で構成できるので、移動局に対する小型化および軽量化の要求を満足しつつ同時に複数の通信を行うことができる。

以上説明したように、本発明では、特定の通信相手からの通信量に応じて複数の拡散符号による拡散処理を行うことにより、複数の通信路の信号の受信処理が可能となる。さらに、特定の通信相手から複数の通信路が並行して形成された場合に複数の拡散符号により複数の逆拡散を行うとともに、１つの通信路が形成された場合には１つの拡散符号により逆拡散することにより、通信路が１つの場合でも複数の場合でも状況に応じた受信処理を行うことができる。

以下、図面に基づいて本発明の実施例について詳細に説明する。
図２は、本発明の一実施例を示す図である。
図において、制御部２１の端末側の入出力は、送受話器に接続され、かつ所定の接栓を介してファクシミリ端末、計算機その他のデータ端末に接続される。制御部２１の音声出力は音声コーデック（ＣＯＤＥＣ）２２_S および変調器（ＭＯＤ）２３₁ を介して乗算器２４₁ の一方の入力に接続され、その出力は周波数変換器２５₁ および電力増幅器２６₁ を介してハイブリッド（Ｈ）２７の一方の入力に接続される。ハイブリッド２７の出力はアンテナ共用器（ＤＵＰ）２８の送信入力端子に接続され、そのアンテナ端子はアンテナ２９に接続される。制御部２１の一方のデータ出力は、音声コーデック２２_S の出力と変調器２３₁ の入力との接続点に直結される。制御部２１の他方のデータ出力は、変調器（ＭＯＤ）２３₂ を介して乗算器２４₂ の一方の入力に接続され、その出力は周波数変換器２５₂ および電力増幅器２６₂ を介してハイブリッド２７の他方の入力に接続される。変調器２３₁ 、２３₂ の搬送波信号入力には発振器３０の出力が接続され、周波数変換器２５₁ 、２５₂ の局発入力には発振器３１の出力が接続される。制御部２１の送信制御出力は、電力増幅器２６₁ 、２６₂ の制御入力に接続される。アンテナ共用器２８の受信出力端子は、受信部３２および同期部３３を介して乗算器３４₁ 、３４₂ の一方の入力に接続される。乗算器３４₁ の出力は、検波部３５₁ の検波入力および同期制御部３６の入力に接続される。検波部３５₁ の出力は制御部２１の一方のデータ入力と音声コーデック（ＣＯＤＥＣ）２２_R の入力とに接続され、その出力は制御部２１の音声入力に接続される。乗算器３４₂ の出力は検波部３５₂ の検波入力に接続され、その出力は制御部２１の他方のデータ入力に接続される。同期制御部３６の一方の出力は検波部３５₁ の同期入力に接続され、同期制御部３６の他方の出力は検波部３５₂ の同期入力に接続される。制御部２１の２つのチャネル設定出力はそれぞれ拡散パターン発生部３７₁ 、３７₂ の制御入力に接続される。拡散パターン発生部３７₁ の出力は乗算器２４₁ 、３４₁ の他方の入力および同期部３３の一方の帰還入力に接続され、拡散パターン発生部３７₂ の出力は乗算器２４₂ 、３４₂ の他方の入力および同期部３３の他方の帰還入力に接続される。同期部３３の２つの同期制御出力は、それぞれ拡散パターン発生部３７₁ 、３７₂ の同期入力に接続される。

なお、本実施例と図１に示すブロック図との対応関係については、ハイブリッド２７およびアンテナ共用器２８はアンテナ共用手段１１に対応し、変調器２３は変調手段１２に対応し、拡散パターン発生部３７は符号発生手段１３に対応し、乗算器２４、周波数変換器２５、電力増幅器２６および発振器３１は拡散処理手段１４に対応し、受信部３２および同期部３３は同期手段１５に対応し、乗算器３４は逆拡散手段１６に対応し、検波部３５および同期部３６は復調手段１７に対応する。

図３は、本実施例を適用した移動通信システムの構成例を示す図である。
図において、本実施例を適用した移動局４１₁、４１₂はＣＤＭＡ通信方式の無線回線を介して基地局４２に接続され、その基地局は公衆通信網に接続される。 図４は、本実施例の動作を説明する図である。
以下、図２〜図４を参照して本実施例の動作を説明する。

移動局４１₁ の制御部２１は、メモリ上に予め記憶された無線ゾーンの構成に基づいて制御用無線チャネルに対応する拡散パターンを生成することを拡散パターン発生部３７₁ に指令し、上述した一方のデータ出力および一方のデータ入力を介して基地局４２によって制御される制御用無線チャネルにアクセスする。
このような制御用無線チャネルに対するアクセスでは、変調器２３₁ は発振器３０から出力される搬送波信号を制御部２１から出力される制御情報により変調して一次被変調波信号を生成する。乗算器２４₁ は、拡散パターン発生部３７₁ から出力される拡散パターンと上述した一次被変調波信号とを乗算してその信号の周波数スペクトラムを拡散する。周波数変換器２５₁ はこのようにして乗算器２４₁ から出力される信号と発振器３１から出力される局発信号とを乗算して周波数変換処理を行い、電力増幅器２６₁ はこのような処理により得られる送信波を所定の電力に増幅し、ハイブリッド２７、アンテナ共用器２８およびアンテナ２９を介して基地局４２に送信する。

さらに、制御用無線チャネルの受信波は、アンテナ２９およびアンテナ共用器２８を介して受信部３２に与えられる。受信部３２では、受信波のレベル変動分を補正する自動利得制御回路（ＡＧＣ）と、受信波の占有帯域幅に受信帯域を合致させる自動周波数制御回路（ＡＦＣ）との制御の下で受信波を抽出する。同期部３３では、所定の方式による同期捕捉回路と遅延ロックトラッキング法による同期保持回路（ＤＬＬ）とを含み、これらの回路は受信部３２によって抽出された受信波に含まれる拡散パターンの成分に拡散パターン３７₁、３７₂から出力される拡散パターンを位相同期させ、かつその同期状態を保持する。乗算器３４₁ は、このようにして拡散パターン発生部３７₁ から出力される拡散パターンに基づいて、受信波に乗算器２４₁ と反対の逆拡散処理を施す。

同期制御部３６では、搬送波再生回路(ＣＲ)は、このような逆拡散処理により得られた信号に所定の信号処理を施して変調波成分、雑音その他の不要波成分を充分に抑圧した基準搬送波信号を生成する。さらに、クロック再生回路（ＢＴＲ）は、受信波に含まれる制御情報に同期したクロックを再生する。検波部３５₁ は、このような基準搬送波信号とクロックとに基づいて上述した逆拡散処理により得られた信号を検波し、基地局４２から送信された制御情報を復元して制御部２１に与える。

制御部２１は、このようにして制御用無線チャネルにアクセスすることにより基地局４２と対向で自局の入出圏その他に応じた所定の制御動作を行うが、例えば、移動局４１₁ が発信して移動局４１₂ と通話を開始するまでの過程では、移動局４１₁ の制御部２１は操作者が行う操作に応じて基地局４２に着信先の移動局４１₂ を示す発呼信号を送信する（図４(1))。基地局４２は、その発呼信号に含まれる各情報に応じて所定の呼処理を行い、通話路を設定する際に空いている通話用の無線チャネル（図５(1))を捕捉し、そのチャネルに対応した拡散符号の識別情報Ｐ₁ を示すチャネル指定信号を移動局４１₁ に送信する（図４(2))。

移動局４１1 では、制御部２１は、このような識別情報に応じた拡散符号を生成することを拡散パターン発生部３７₁ に指令する。すなわち、送受話器から与えられる上り音声信号については、制御部２１、音声コーデック２２_S 、変調器２３₁ 、乗算器２４₁ 、周波数変換器２５₁ 、電力増幅器２６₁ 、ハイブリッド２７、アンテナ共用器２８およびアンテナ２９を介する伝送路が形成され、かつ基地局４２から移動局４１₁ に伝送される下り音声信号については、アンテナ２９、アンテナ共用器２８、受信部３２、同期部３３、乗算器３４₁ 、検波部３５₁ 、音声コーデック２２_R および制御部２１を介する伝送路が形成されるので、基地局４２との間を結ぶ通話用無線チャネルが確定する（図４(3))。

一方、基地局４２は、移動局４１₁ からの発信呼に応じて所定の呼処理手順にしたがって通話用のチャネル（図５(2))を捕捉し、そのチャネルに対応した拡散パターンの識別情報Ｐ₂ と着信先の移動局の識別番号とを示す着呼信号を送信する（図４(3))。移動局４１₂ では、制御部２１は、移動局４１₁ の制御部２１と同様にして制御用無線チャネルにアクセスして上述した着呼信号を受信し、その信号の内容を解析することにより自局に対する着信呼を認識すると、基地局４２に着呼応答信号を送信し（図４(5))、かつ着呼信号に含まれる識別情報Ｐ₂ に応じた拡散符号を生成することを拡散パターン発生部３７₁ に指令する。

このようにして移動局４１₂ では、基地局４２との間を結ぶ通話用無線チャネルが確定し（図４(6))、基地局４２を介して移動局４１₁ との間に通信路が形成される。移動局４１₁ 、４１₂ では、制御部２１は、それぞれ所定のタイミングで電力増幅器２６₁ の出力を断続制御することにより、上述した通話用無線チャネル上で基地局４２と交互に送信を行う時分割複信（ＴＤＤ）方式により通話が行われる。

基地局４２は、通話中には、自局に対して至近距離にある点に移動局４１₁ が移動したことを通話用無線チャネルの受信電界レベルに応じて認識し、そのチャネルを介して移動局４１₁ に送信電力を低減することを要求する電力制御指令を送信する。移動局４１₁ では、制御部２１が第一のデータ入力を介してこのような指令を取り込んで認識すると、電力増幅器２６₁ に出力電力を低減することを指令する。このようにして電力増幅器２６₁ からアンテナ２９側に給電される送信波の電力が低減されるので、基地局４２では移動局４１₁ の移動に応じて大きなレベルの受信波が到来することに起因して生じる感度抑圧が回避される。

また、上述したように音声による通話を開始する移動局の制御部２１では、メモリ上に予め記憶された無線ゾーンの構成に基づいて制御用の無線チャネルに対応する拡散パターンを生成することを拡散パターン発生部３７₂ に指令し、上述した他方のデータ出力および他方のデータ入力を介して基地局４２によって制御される制御用無線チャネルにアクセスする。

このような制御用無線チャネルにアクセスする場合には、参照番号の添え番号として「1 」が付与された各構成要素に代えて同じ参照番号に添え番号として「2 」が付与されたものが同様の動作を行い、かつ添え番号が付与されていない参照番号で示す各構成要素が併用されるので、ここではこのような各部の基本的な動作については説明を省略する。
制御部２１は、このようにして制御用無線チャネルにアクセスすることにより基地局４２と対向で通話中に自局に生起する呼に応じた所定の制御動作を行うが、例えば、公衆通信網から着信先を移動局４１₁ とするファクシミリの着信呼があった場合には、基地局４２はその呼に応じて空の通話用無線チャネル（図５(3))を捕捉してそのチャネルに対応した拡散パターンの識別情報Ｐ₃ と着信先の移動局の識別番号とを示す着呼信号を送信する（図４(4))。移動局４１₁ の制御部２１は、このような着呼信号に含まれる識別番号を解析することにより自局に対する着信呼を認識すると基地局４２に着呼応答信号を送信し（図４(5))、かつその着呼信号に含まれる識別情報Ｐ₃ に応じた拡散符号を生成することを拡散パターン発生部３７₂ に指令するので、移動局４１₁ と公衆通信網との間には、基地局４２を介する通信路が形成される（図４(6))。

このようにして音声による通話中にファクシミリ着信呼に対する通信路が並行して設定された状態では、制御部２１は、ファクシミリ端末から与えられる信号を変調器２３₂ に転送し、反対に検波部３５₂ から出力されるディジタル信号をファクシミリ端末に与える。さらに、制御部２１は、第一の呼に割り付けられた通話用無線チャネルと同様にして第二の呼に割り付けられた通話用無線チャネルでも、電力増幅器２６₂ の出力を断続して時
分割複信(ＴＤＤ)方式による通話を実現し、かつ基地局４２から受信される電力制御指令に応じて電力増幅器２６₁ 、２６₂ の出力レベルを連動で可変制御する。

このように本実施例によれば、音声による通話専用に構成された移動局装置に一次変調を行う変調器、拡散処理を行う乗算器、拡散パターン発生部、周波数変換器、電力増幅器、逆拡散処理を行う乗算器および一次被変調波信号を復元する検波部のように小規模の回路を付加し、かつアンテナ系、無線チャネルの送受信系、同期制御系および送信周波数を決定する発振器のように回路規模が大きかったり、大きな実装スペースを要する回路を共用することにより、同時に複数の呼について並行して通信路を形成することが可能となる。

すなわち、移動局装置に本来的に要求される軽量化や小型化の要求を満足しつつ、例えば、音声による通話とファクシミリ端末その他のデータ端末を用いたデータ通信とを並行して行ったり、複数のデータ端末を用いたデータ通信を並行して行うことができるので、着信先の移動局が通話中であるために不完了呼が生起する確率が低減され、かつ移動局側では、従来例のように通話を中断しなくてもファクシミリ端末その他を用いて所望の着信先に対するデータ伝送を行うことができる。

なお、本実施例では、通話中にファクシミリ呼が生起した場合を示したが、本発明は、このような呼に限定されず、例えば、パーソナルコンピュータその他のデータ端末にかかわる発信呼や着信呼が生起した場合にも、制御部２１がその呼にかかわる呼処理を並行して行うことが可能であれば同様にして適用できる。
また、本実施例では、所定の通信制御手順にしたがって基地局から指定された拡散パターンにしたがって移動局に通話用無線チャネルの割り付けが行われているが、本発明は、このような方式に限定されず、例えば、移動局は予め複数の拡散パターンが割り付けられ、これらの拡散パターンの内、空いているものを適宜選択することにより、その選択された拡散パターンに対応した無線チャネルにアクセスする場合にも同様にして適用可能である。

さらに、本実施例では、変調器２３₁ 、２３₂ が行う変調処理の方式については何も規定していないが、本発明は、上述したように小規模の回路を付加し、かつ大規模の回路や大きな実装スペースを要する回路を共用することにより複数の呼について並行した通話状態が実現できるならば、どのような方式を用いてもよい。また、スペクトラム拡散方式については、同様にして移動局装置に対する本来的な要求が満足されるならば、例えば、直接拡散方式、周波数ホッピング方式、時間ホッピング方式およびこれらの組合せによるハイブリッド方式も適用可能である。

本発明の原理ブロック図である。 本発明の一実施例を示す図である。 本実施例を適用した移動通信システムの構成例を示す図である。 本実施例の動作を説明する図である。 拡散パターンの割り付けを説明する図である。

符号の説明

１１ アンテナ共用手段
１２ 変調手段
１３ 符号発生手段
１４ 拡散処理手段
１５ 同期手段
１６ 逆拡散処理手段
１７ 復調手段
２１ 制御部
２２ 音声コーデック（ＣＯＤＥＣ）
２３ 変調器（ＭＯＤ）
２４，３４ 乗算器
２５ 周波数変換器
２６ 電力増幅器
２７ ハイブリッド（Ｈ）
２８ アンテナ共用器（ＤＵＰ）
２９ アンテナ
３０，３１ 発振器
３２ 受信部
３３ 同期部
３５ 検波部
３６ 同期制御部
３７ 拡散パターン発生部
４１ 移動局
４２ 基地局

Claims (2)

1. 送信側で拡散処理を施され、無線チャネルを介して受信した信号に逆拡散処理を施すスペクトラム拡散通信方式の移動体通信システムで使用される受信回路において、
   １の前記送信側から送られる、第一の通信のために１の拡散符号を使用した１の無線チャネルを介して信号を受信する場合には、前記１の拡散符号に対応する拡散符号により逆拡散を施すとともに、前記１の送信側から送られる、前記第一の通信中に第二の通信の要求により、前記１の無線チャネルに追加して前記１の拡散符号とは異なる別の拡散符号を使用した別の無線チャネルを介して信号を受信する場合には、前記複数の拡散符号に対応する拡散符号により逆拡散を施す受信処理部を設けたこと
   を特徴とする受信回路。
2. 送信側で拡散処理を施され、無線チャネルを介して受信した信号に逆拡散処理を施すスペクトラム拡散通信方式の移動体通信システムで使用される受信方法において、
   １の前記送信側から送られる、第一の通信のために１の拡散符号を使用した１の無線チャネルを介して信号を受信する場合には、前記１の拡散符号に対応する拡散符号により逆拡散を施すとともに、前記１の送信側から送られる、前記第一の通信中に第二の通信の要求により、前記１の無線チャネルに追加して前記１の拡散符号とは異なる別の拡散符号を使用した別の無線チャネルを介して信号を受信する場合には、前記複数の拡散符号に対応する拡散符号により逆拡散を施すこと
   を特徴とする受信方法。
   

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